Текст книги "Книга по химии для домашнего чтения"

Автор книги: Борис Степин

Соавторы: Людмила Аликберова
сообщить о нарушении

Текущая страница: 20 (всего у книги 27 страниц)

O₂ =^hν= 2O; O₂ + O = O₃.

Если собрать весь озон, находящийся в атмосфере, и опустить его до поверхности Земли, то при давлении в 0,1 МПа и температуре 25°C получится слой озона всего в 3 мм.

Озоновая оболочка Земли химически неустойчива и может местами утончаться от воздействия ряда веществ. Первая гипотеза появления озоновых «дыр» предполагала возможность разрушения озона под действием фреонов – фторуглеродных соединений, например дифтордихлорметана CCl₂F₂, которые широко применяются в качестве теплоносителя в холодильных агрегатах и газа-разбрызгивателя в аэрозольных баллончиках. Фреоны, а также другие многотоннажные вещества, содержащие хлор (CCl₄, C₂H₄Cl₂ и др.), подвергаются фотодиссоциации под действием солнечного излучения (hν):

CCl₂F2 =^hν= CClF₂ + Cl*.

Затем атомы хлора, взаимодействуют с озоном, а образовавшаяся молекула-радикал ClO еще и препятствует появлению озона:

Сl*O + O = Сl* + O₂.

Вторая гипотеза предполагает участие в разрушении озона клатратов – твердых соединений газов с водой (см. 5.11, 5.12). В стратосфере при минус 60–90°C озон может превращаться в клатрат, например O₃∙5,75Н₂O, который механически выносит озон из стратосферы. В слоях более близких к поверхности Земли, где температура выше, такой клатрат распадается на кислород и воду.

Эти причины привели, видимо, к существенному уменьшению концентрации озона над Антарктидой, где динамический режим атмосферы собрал большую массу разрушителей озона. В заключение заметим, что озон не только поглощает биологически активную часть ультрафиолетового излучения Солнца, но и принимает участие в формировании теплового режима поверхности нашей планеты. Он задерживает уходящее от Земли тепло в тех спектральных интервалах («окна прозрачности»), где CO₂ и H₂O поглощают это тепло плохо.

7.9. ВЕСЕЛЯЩИЙ ГАЗ

Монооксид диазота N₂O употребляют в больницах как наркотический газ. Каковы последствия вдыхания этого газа?

Монооксид диазота N₂O, известный в прошлом столетии больше под названием «веселящий газ», обладает слабым приятным запахом и сладковатым вкусом. В смеси с воздухом он действует на человека по-разному. Все зависит от возраста, концентрации N₂O и принятой дозы. Вот как описывает действие газа американский химик Вудхауз (см. 2.46): «Я дал вдохнуть… Генри Латробу, 14 лет от роду. Через минуту я мог наблюдать его действие. Генри двигался по лаборатории прыжками, высоко поднимая ноги… Господин Томас Люис впал в ужасный гнев. Он схватил меня за шиворот, дергал за галстук, оторвал воротник, бегал по комнате и лез со всеми в драку… У. Тейлор упал в обморок, длившийся несколько минут».

7.10. РИСКОВАННЫЙ ОПЫТ РОЗЬЕ

Французский химик XVIII в. Пилатр де Розье заинтересовался, что будет, если вдохнуть водород: до него этого никто не пробовал. А что было дальше?

Не заметив сначала никакого эффекта, Розье решил убедиться, проник ли водород в легкие. Еще раз глубоко вдохнув водород, он выдохнул его… на огонь свечи. Водород был, конечно, смешан с воздухом, и произошел взрыв! Розье впоследствии писал: «Я думал, что у меня вылетят все зубы вместе с корнями». Тем не менее он остался доволен результатом опыта, который едва не стоил ему жизни.

7.11. ГЕЛИЙ-ИНДИКАТОР

Знаете ли вы, что в воздухе угольных пластов, готовых к внезапному разрушению, повышается содержание этана C₂H₆ и пропана C₃H₈?

Определяя состав шахтных газов, можно заблаговременно узнать о том, что пребывание в шахтах стало опасным. Есть и еще более точный метод: оказалось, что состав примеси различных изотопов (см. 4.60) гелия, Не-3 и Не-4, в шахтном воздухе меняется, когда вблизи появляются глубинные геологические деформации, например трещины или пустоты, заполненные взрывоопасными газами. Если изменение соотношения изотопов Не своевременно обнаружено, то становится возможным изолировать деформации или прекратить все работы. Изотопный способ универсален и пригоден для предотвращения несчастных случаев не только в угольных, но и в соляных и рудных шахтах.

7.12. МОРОЗ-ВЗРЫВАТЕЛЬ

Верно ли, что холод способствует взрывам в угольных шахтах?

Жидкие включения метана CH₄ и диоксида углерода CO₂ при падении давления склонны бурно вскипать, разрушая пласты горной породы. Поскольку сжижение газов идет тем легче, чем ниже температура угля, то подобные катастрофы в неглубоких выработках в холодную погоду наиболее вероятны.

7.13. ПОБЕДА ДЭВИ

«Два великих события потрясли Англию в 1816 г.: победа Веллингтона над Наполеоном и победа Дэви над рудничным газом».

(Из записок писателя Гроузера)

В 1812 г. на шахте Феллинга в Англии, вблизи г. Ньюкэстл, взрывом метана CH₄ («рудничный газ») за несколько секунд было убито более 100 шахтеров, сотни остались калеками. Правительство обратилось за помощью к химику Дэви (см. 2.44). После долгих экспериментов, проведенных совместно с Фарадеем (см. 2.45), во время которых Дэви неоднократно повреждал лицо и руки осколками взрывающихся стеклянных сосудов, они предложили простую конструкцию шахтерской масляной лампы, не вызывающей в шахтах взрыва смеси метана с воздухом.

Дэви окружил пламя лампы металлической сеткой. Газ проникал вместе с воздухом через сетку к пламени, взрывался и тушил лампу, но через металлическую сетку взрыв из лампы не передавался наружу. Сетка охлаждала продукты взрыва до такой температуры, при которой воспламенение метана за пределами лампы становилось невозможным.

Дэви предложили взять патент на его изобретение, и он смог бы получать огромные доходы, но он отказался, заявив, что «лучшим вознаграждением за его работы будет сознание того, что я сделал добро мне подобным».

В угольных районах Англии Дэви стал наиболее популярным человеком. Благодарные шахтовладельцы подарили ему серебряный сервиз стоимостью 2500 фунтов стерлингов, а принц-регент даровал Дэви звание баронета.

7.14. ТРАГЕДИЯ САЛАНГА

Сотни афганских и советских солдат и офицеров погибли 3 ноября 1982 г. в тоннеле Саланг.

(См. «Известия» от 13 ноября 1989 г.)

Дорога через известный всему миру перевал Саланг в Афганистане представляет собой горный тоннель длиной более 4 км. В тот день из-за сильного снегопада много советской и афганской техники скопилось с двух сторон тоннеля. Начальник тоннеля вместо того чтобы установить одностороннее движение, разрешает колоннам автомашин движение с двух сторон тоннеля. В центре тоннеля неожиданно сталкиваются две машины, возникает затор, в который попадает еще около ста машин. Водители двигатели не глушат, так как знают, что из-за «севших» аккумуляторов снова им двигатели не завести. От работающих дизелей в тоннеле постепенно скапливаются монооксид углерода СО (угарный газ), диоксид азота NO₂ и другие вредные продукты сгорания топлива. Один за другим находящиеся в тоннеле люди теряют сознание и умирают.

Монооксид углерода СО – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Уже при концентрации этого газа 2 мг в 1 л воздуха у человека наступают потеря сознания и смерть: монооксид углерода вытесняет кислород из гемоглобина крови, нарушая тканевое дыхание, одновременно он поражает центральную нервную систему.

7.15. КАК ПОГИБ ЭКИПАЖ «МАЛЬБОРО»?

В 1890 г. парусник «Мальборо» с экипажем в 23 человека вышел из Новой Зеландии в Англию. Командовал кораблем капитан Хид, опытный моряк. Последний раз «Мальборо» видели вблизи Огненной Земли. В Англию парусник не прибыл. Считали, что корабль погиб в штормах, свирепствующих в этом районе. Спустя 23 года, в 1913 г., близ Пунта-Аренас у берегов Огненной Земли парусник увидели снова. Когда поднялись на его борт, то обнаружили странную, необъяснимую картину. Корабль оказался невредимым, но от экипажа остались одни скелеты, покрытые остатками одежды. Один скелет – у штурвала, десять – на вахте у своих постов, трое – на палубе у люка, шесть – в кают-компании. Казалось, людей сразила какая-то внезапная напасть. Вахтенный журнал был покрыт плесенью, и записи в нем были неразборчивы. Часть экипажа исчезла. Полагают, что в районе движения корабля произошло извержение подводного вулкана, выбросившего из воды большое количество ядовитых газов: монооксида углерода, дициана (CN)₂, циановодорода HCN. Облако газа накрыло корабль и вызвало мгновенную смерть почти всего экипажа.

7.16. ЗЕЛЕНЫЙ ТУМАН

«Газ! Газ! Скорей! –

Неловкие движенья,

Напяливанье масок в едкой мгле.

Один замешкался, давясь и спотыкаясь,

Барахтаясь, как в огненной смоле,

В просветах мутного зеленого тумана…»

(Уилфред Оуэн, английский поэт, убитый в бою в 1918 г. в возрасте 25 лет.)

Применение немецкими войсками в первую мировую войну хлора в качестве отравляющего вещества было неожиданным. Вначале для химической защиты кустарно изготовляли маски из марли, пропитанной водным раствором тиосульфата натрия Na₂S₂O₃, который реагирует с хлором Cl₂ в соответствии с реакцией

Na₂S₂O₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + S↓ + 2НСl.

Образующиеся сульфат натрия Na₂SO₄, сера S и хлороводород HCl оставались во влаге марли и не попадали в легкие человека.

Когда немцы стали применять кроме хлора и другие отравляющие вещества: хлорпикрин, иприт, адамсит и др., – то наши маски перестали спасать солдат. Однако скоро в России были изобретены и стали широко использоваться противогазы Куманта—Зелинского—Авалова. Инженер Кумант предложил резиновую маску, к которой прикреплялся сам противогаз, а химик Зелинский (см. 2.37) внес оригинальную идею: использовать активированный березовый уголь как абсорбент. Инженер Авалов изобрел клапан, и дышать в противогазе стало несравненно легче.

Газообразный хлор оказывает сильное раздражающее действие на глаза и легкие человека: при концентрации более 2 мг хлора на 1 л воздуха быстро наступает смерть. Для борьбы с хлором химики предложили «антихлор». Это название дали веществам, легко вступающим в реакцию с хлором и обезвреживающим его. Кроме тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ к антихлорам относят сульфит натрия Na₂SO₃, гидросульфит натрия NaHSO₃, аммиак NH₃, пероксид водорода H₂O₂. C первыми двумя веществами хлор взаимодействует в присутствии воды с образованием сульфата натрия и хлороводорода:

Na₂SO₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + 2НСl,

2NaHSO₃ + 2Сl₂ + 2Н₂O = Na₂SO₄ + H₂SO₄ + 4НСl.

Реакции хлора с аммиаком и пероксидом водорода протекают с выделением соответственно азота N₂ и кислорода O₂:

2NH₃ + 3Сl₂ = 6HCl + N₂, H₂O₂ + Cl₂ = 2HCl + O₂.

Антихлор применяют как дегазирующее средство при утечке хлора, а также для устранения его разрушающего действия при отбеливании тканей из натуральных волокон.

7.17. БИОГАЗ

Жизнедеятельность человека связана с образованием большого количества бытовых и промышленных отходов, чаще всего животного и растительного происхождения, которые носят название биомассы. Если биомассу систематически не перерабатывать, то в ней будет погребено все население Земли. Биомасса заключает в себе большие запасы энергии. В отсталых странах ее варварски уничтожают простым сжиганием, загрязняя при этом атмосферу. Но биомассу можно превратить в полезное для человека сырье, если ее перерабатывать в специальных установках без доступа воздуха при помощи анаэробных бактерий, разлагающих биомассу с образованием биогаза. Биогаз состоит главным образом из метана CH₄. Многие водяные растения, водоросли, засоряющие каналы и водоемы, отходы древесины могут быть использованы для получения биогаза, производство которого быстро растет во всех странах: например, в Китае у населения имеется более 4 млн. небольших генераторов биогаза. Остаток от переработки биомассы содержит много азота и может служить ценным удобрением, а сам биогаз используют для отопления, приготовления пищи, для получения электроэнергии.

7.18. ДЕФИЦИТ ПРЕСНОЙ ВОДЫ

Много ли пресной воды нужно человеку? И хватит ли ее растущему населению Земли?

Чтобы выжить, человеку требуется около 1,5 л воды в сутки. На бытовые нужды один человек расходует от 200 до 600 л воды. Много ее потребляет промышленность. Например, для выплавки 1 т стали нужно до 200 м³ воды, а для выпуска 1 т бумаги требуется почти 20 000 м³ воды.

Боды на Земле много – 1,4 млрд., км³, но из этого количества только 35 млн. км³, или 2,5%, приходится на долю пресной воды. Однако большая ее часть, 24 млн. км³, находится в форме ледников и снежного покрова Антарктиды, Гренландии и Арктики, а также в подземных запасах. В реках и озерах, основных источниках пресной воды, сосредоточено всего 95 000 км³, или 0,007%, от общих запасов воды на Земле. Таким образом, ресурсы пресной воды очень ограниченны и более чем любой другой фактор определяют предельную численность населения конкретного региона. Пресная вода становится критическим ресурсом, который вскоре положит верхний предел экономического развития некоторых стран. Благоразумие требует, чтобы любое государство научилось управлять запасами пресной воды.

7.19. МЕТАГИДРОКСИД ПРОТИВ БАКТЕРИЙ

Для какой цели при очистке воды перед ее фильтрованием в нее вводят сульфат алюминия?

Сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃, растворяясь в воде, вступает в реакцию с содержащимся в ней гидрокарбонатом кальция Ca(HCO₃)₂:

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(НСO₃)₂ = 2АlO(ОН)↓ + 3CaSO₄↓ + 6СO₂↑ + 2Н₂O.

В результате этого взаимодействия в осадок выпадает метагидроксид алюминия AlO(OH) в виде хлопьевидного вещества, захватывающего находящиеся в воде примеси, в том числе и мелкие взвешенные частицы, придающие воде желтоватый оттенок. Осадок поглощает также и большую часть бактерий; сорбирует примеси и бактерии и осадок сульфата кальция CaSO₄, выпадающий вместе с AlO(OH).

7.20. ВЫСОТНЫЙ СИНДРОМ

В горах зону выше 8000 м называют «летальной». «Выжить – единственное слово, которое подходит для описания состояния и поведения человека на этой высоте, где он может пробыть три-четыре дня почти исключительно за счет своих внутренних ресурсов. Как же удается альпинистам покорять вершины-восьмитысячники?

Специалисты, изучавшие воздействие больших высот на человека, считают, что высокогорье можно разбить на несколько условных зон, в границах которых происходят те или иные изменения в организме. Высоты до 5400 м – это зона полной акклиматизации. Здесь отдых и полноценное питание полностью восстанавливают силы. Зона неполной акклиматизации простирается до 6000 м. Еще выше, до 7000 м, идет зона адаптации, где полное восстановление жизненных сил еще возможно, но на короткое время. И, наконец, на высоте 8000 м в зоне частичной, временной адаптации, энергетический баланс организма становится отрицательным. Здесь люди могут находиться до тех пор, пока не исчерпают свои внутренние резервы.

Вдыхание очень сухого горного воздуха намного увеличивает потери влаги через легкие, а обезвоживание организма сильно сказывается на работоспособности и состоянии альпиниста. Поэтому на больших высотах рекомендуют пить до 4–5 л воды в сутки. При обильном потоотделении теряются не только вода, но и минеральные вещества, что компенсируется введением минеральных солей в питьевую воду. Рационы высотных экспедиций включают кислые продукты, так как они повышают индивидуальный «высотный потолок» человека.

7.21. ОПЬЯНЯЮЩАЯ ВОДА

«От двух стаканов этой воды происходит опьянение, за которым следует глубокий сон», – писал о минеральной воде «Нарзан» в 1874 г. путешественник Яков Рейнего.

Путешественник, оставивший нам столь яркий отзыв о «Нарзане», был чрезмерно впечатлителен. Минеральные воды обладают лечебными, в том числе и успокоительными свойствами. Они содержат, как правило, катионы натрия Na⁺ , кальция Ca²⁺ и магния Mg²⁺ и хлоридные Cl^-, сульфатные SO₄^2- и гидрокарбонатные HCO₃^- анионы. Кроме того, минеральная вода насыщена диоксидом углерода CO₂, который делает воду более приятной на вкус, лучше утоляющей жажду. Но сам CO₂ не всегда приятен. В 1986 г. на берегах озера Ниос (Камерун) в результате выброса со дна озера колоссального количества глубинного CO₂ погибло более 1700 человек.

7.22. ОТКУДА БЕРУТСЯ СОЛЕНЫЕ И КИСЛЫЕ ДОЖДИ?

Известно, что при ветре с моря в воздухе ощущается присутствие соли, попадающей в атмосферу с брызгами морской воды. Связь соленых ветров с солеными дождями очевидна. Одна дождевая капля массой 50 мг «вымывает» соль из почти 16 л воздуха, а 1 л дождя растворяет в себе соль, содержащуюся в 300 м³ воздуха. Только за счет штормовых ветров из океана в воздух попадает 27 млрд., т солей в год. Значит, за 80 лет на 1 км² суши с дождями поступает свыше 1000 т растворенных солей.

Кислотными дожди называют только в том случае, если значение pH (см. 7.26) дождевой воды станет меньше 5,6. Кислотность дождей вызвана и появлением в атмосфере во все возрастающем количестве диоксида серы SO₂ и диоксида азота NO₂, которые содержатся в продуктах сгорания топлива (нефти, угля, газа, дров) и выбросах нефтеперерабатывающих, металлургических, химических заводов, автомобильного транспорта. Диоксид серы и диоксид азота, соединяясь с кислородом и влагой воздуха, превращаются в серную и азотную кислоты:

2SO₂ + O₂ + 2Н₂O = 2H₂SO₄,

4NO₂ + O₂ + 2Н₂O = 4HNO₃,

которые вместе с дождями выпадают на землю. Поэтому водородный показатель дождевой воды становится равным 3–4 и даже 2. Это уже не вода, а столовый уксус!

7.23. «ОРОШЕНИЕ» ОРГАНИЗМА

Знаете ли вы, что в человеческом организме примерно 35 л жидкости непрерывно осуществляют «орошение» тела?

В этот объем входит 5 л крови, 2 л лимфы, 28 л внутриклеточной и внеклеточной жидкости. Кроме того, в органах человеческого тела циркулирует еще около 9 л жидкостей разного состава: 1,5 л слюны, 2,5 л желудочного сока, 1 л желчи, 0,7 л панкреатического и 3 л кишечного сока. В нашем организме есть еще спинномозговая и мозговая жидкости (около 0,1–0,2 л). Естественно, что все эти жидкости – водные растворы неорганических и очень сложных органических веществ.

7.24. «СЕРЕБРЯНАЯ» И «СВИНЦОВАЯ» ВОДА

«Серебряная вода» – это взвесь мельчайших частиц серебра Ag в воде. Она образуется при хранении воды в серебряных сосудах или вообще при контакте воды с серебряными изделиями. Частицы серебра в такой воде уже при концентрации 10^-6 мг/л обладают антисептическими свойствами, т. е. убивают микроорганизмы.

В IV в. до н.э. войска Александра Македонского вторглись в Индию. На берегах р. Инд в войске разразилась эпидемия желудочно-кишечных заболеваний, которая, как ни странно, не затронула ни одного военачальника. Оказалось, что простые воины пользовались оловянной посудой, а их командиры – серебряной. Невесомых количеств растворенного серебра оказалось достаточным для дезинфекции воды и пищи… «Святую воду» тоже «серебрят» с помощью церковной утвари (серебряные чаши, кресты). Она долго хранится и не портится. Если в вашем доме есть серебряная ложка или другой серебряный предмет, то вы сможете приготовить «серебряную воду» и убедиться в ее полезных свойствах.

Наилучшим бактерицидным действием обладают активированные угли, на поверхности которых выделялось серебро путем восстановления катионов серебра Ag⁺ при помощи растворов формальдегида HCHO (см. 6.55) или тартрата калия-натрия KNa(C₄H₄O₆)∙4Н₂O:

2AgNO₃ + HCHO + H₂O = 2Ag↓ + HCOOH + 2HNO₃.

Выделившиеся мельчайшие частицы серебра закреплялись на поверхности угля, а в растворе оставались муравьиная HCOOH (см. 3.31) и азотная кислоты.

«Свинцовая вода», или, иначе, свинцовая примочка, – это 2%-й водный раствор основного ацетата свинца Pb(OH)(CH₃COO), наиболее распространенное средство первой помощи при ушибах. Поскольку такой раствор обладает высокой теплоемкостью, он оказывает охлаждающее действие и предотвращает образование кровоподтеков при ушибах. Надо только помнить, что все соединения свинца токсичны, и применять свинцовую примочку не следует, если на коже образовались ссадины и порезы.

7.25. ОЧЕНЬ ЧИСТЫЙ ПЛЯЖ. ВОЗМОЖНО ЛИ ЭТО?

Представьте себе разгар летнего сезона у моря. На пляже множество отдыхающих. Как обезвредить песок от возможного заражения грибком и другими болезнетворными микроорганизмами, не применяя для этого никаких посторонних реагентов?

На первый взгляд задача кажется неразрешимой. Однако вспомним, что есть еще морская вода! Морская вода – раствор многих солей, в том числе хлоридов и бромидов натрия и кальция. Если морскую воду некоторое время подвергать электролизу, то в ней начнут накапливаться оксохлорат ClO^- и оксобромат BrO^- анионы, которые обладают бактерицидным действием. Например, появление анионов ClO^- вызвано реакцией, протекающей около анода:

Cl^- + H₂O – 2е^- = ClO^- + 2Н⁺.

Теперь обработанную морскую воду можно использовать для опрыскивания пляжного песка. Необычное дезинфицирующее средство быстро разлагается под действием солнечного света с выделением кислорода O₂:

2ClO^- =^hν= O₂↑ + 2Сl^-; 2BrO^- =^hν= O₂↑ + 2Br^-.

В песке не остается никаких вредных веществ, а число бактерий в каждом грамме песка снижается более чем в семь раз! Вот и решение проблемы.

7.26. КИСЛОТНОСТЬ КРОВИ

Знаете ли вы, что кровь здорового человека имеет значение водородного показателя pH 7,3–7,4?

Водородный показатель (символ pH) – это отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации (моль/л) ионов оксония H₃O⁺ , т. е. протонов H⁺ , связанных с молекулами воды: pH = -lg[H₃O⁺].

Если значение pH крови равно 7,2, то это означает, что в организме произошли серьезные нарушения нормальной жизнедеятельности.

Если pH 7,1, то появились необратимые изменения, грозящие смертью. Такие значение pH и даже ниже имеет жидкость клеток, пораженных раком. А вот желудочный сок, содержащий хлороводородную кислоту HO, имеет pH 0,9–1,6.

7.27. НУЖЕН ЛИ КАЛЬЦИЙ ЧЕЛОВЕКУ?

Кальций принимает активное участие в построении костного скелета и в обмене веществ. Суточная потребность взрослого человека в кальции Ca составляет около 1 г и зависит от рода пищи. Особенно много кальция поступает в наш организм при молочной диете. Если в пище содержится мало кальция, то может наступить размягчение костного скелета. Кости легко искривляются или ломаются.

Кальций, содержащийся в крови в виде аквакатионов [Ca(H₂O)₆]²⁺, способствует регулированию работы сердца. Эти ионы являются возбудителями сердечной деятельности. Ионы калия K⁺, наоборот, вызывают ослабление работы сердца вплоть до его остановки. Совместное присутствие ионов калия и кальция в кровяной жидкости поддерживает нормальную сердечную деятельность. Кальций выполняет в живом организме важнейшую защитную функцию. Кровь, лишенная этих ионов, не свертывается на воздухе, и малейшая царапина грозит человеку смертью вследствие истечения кровью. Интересно отметить, что соотношение солей в кровяной сыворотке близко к их соотношению в морской воде, той среде, в которой, как полагают, зародилась жизнь.

7.28. ФАУНА И ФЛОРА – «КОПИЛКИ» ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Химические элементы не распределяются равномерно в животном и растительном мире. Так, золото Au скапливается в телах высших животных, например в мозге теленка содержится до 0,001% золота («золотой теленок»?), а в организме женщин золота в среднем в пять-шесть раз больше, чем у мужчин. В чем тут дело, пока неизвестно. В некоторых грибах находят до 0,05% серебра Ag («серебряный гриб»!). В золе отдельных видов ракушек обнаружили до 12% цинка Zn. Сравнительно много цинка в подорожнике и фиалках. Было установлено, что к моменту нереста рыб цинк из тканей тела рыб-самцов переходит в их молоки. Некоторые морские организмы аккумулируют стронций Sr из окружающей воды. Известны радиолярии, скелет которых целиком состоит из сульфата стронция SrSO₄. Мухоморы накапливают в своих клетках ванадий, а рыжие муравьи – до 0,05% марганца Mn.

Даже в человеческом организме химические элементы предпочитают одни его части другим: калий K и медь Cu концентрируются в сердце, олово Sn-в языке, цинк – в зубах и половых железах, мышьяк As – в волосах и ногтях, железо Fe – в гемоглобине крови.

C развитием промышленности из недр Земли и ее вод извлекаются и переносятся в биосферу все возрастающие количества различных химических соединений, состоящих из тех или иных химических элементов. Суммарный поток химических элементов, проходящих через биосферу, достигает 5∙10⁸ т/год. Для благополучного существования биологических объектов необходимо, чтобы концентрация некоторых химических элементов в продуктах питания изменялась только в очень узких пределах (например, 10^-6–10^-4%). Это касается прежде всего свинца Pb, меди Cu, бора В, иода I, ванадия V, никеля Ni и ртути Hg. За этими пределами, как в случае превышения, так и при занижении содержания данных химических элементов, наблюдаются функциональные расстройства организма, различные заболевания, появление уродов в потомстве и даже гибель целых видов флоры и фауны.

7.29. ВРЕДЕН ЛИ ФТОР?

Газообразный фтор F₂ – газ, смертельный для человека (см. 1.45). Влияние же фтора, существующего в виде фторидных анионов F^-, на животный и растительный мир хорошо известно: в малых количествах он полезен, в больших вызывает серьезные нарушения жизнедеятельности. В организм человека и животных фторидные ионы попадают с питьевой водой. Если фторидных ионов в воде меньше 0,5 мг/л, то зубы, например, подвержены кариесу, а при содержании F^- более 1,2 мг/л наблюдается уже болезнь зубов, так называемый флюороз, и происходит нарушение в организме фосфорно-кальциевого обмена.

Известен такой случай. После второй мировой войны по «плану Маршалла» некоторые фирмы США ввозили во Францию пиво. Пиво быстро теряло свои качества при длительной перевозке. Чтобы увеличить устойчивость пива, к нему стали добавлять незначительные количества фтороводородной кислоты HF, при этом пиво свои вкусовые качества сохраняло. Вскоре во Франции были зарегистрированы десятки тысяч случаев разрушения зубной эмали у любителей заморского пива. Фтор лишний раз оправдал свое греческое название «фторос» – разрушающий.

7.30. ЗОБ И МОРСКИЕ ГУБКИ

В некоторых удаленных от моря горных районах почти все население страдало болезнью, известной под названием «зоб» и выражающейся в увеличении щитовидной железы. В одной из провинций Китая жители стали добавлять в пишу в качестве приправы золу морских губок и с удивлением обнаружили исцеление от «зоба».

Зола морских губок содержит до 8,5% иода (см. 4.39). В человеческом теле находится около 25–30 мг иода в виде его различных соединений. Из этого количества примерно 15 мг находится в щитовидной железе. Появление «зоба» вызывается недостатком иода в человеческом организме. Ежедневное потребление небольших количеств (0,1 мг) иодидов натрия NaI или калия KI в виде примеси к пищевой соли NaCl позволяет полностью избавиться от этой болезни.

Иод содержится во многих продуктах животного происхождения: молоке, мясе, масле, яйцах и особенно в рыбе. Много иода в луке, морской капусте – ламинарии, в морском воздухе (см. 1.58).

В результате Чернобыльской катастрофы (см. 7.55) на большой территории произошло распыление радиоактивного иода. Этот опасный изотоп (см. 4.60) иода способен поглощаться из воздуха живыми организмами и концентрироваться в щитовидной железе. Приемом больших доз иодида калия KI под контролем врачей удалось во многих случаях вывести его из организма.

7.31. ЗАЧЕМ ЛОШАДИ СЕЛЕН?

Обычный лошадиный рацион включает овес, сено, свежую траву. Но оказывается, что в этом корме недостает соединений химического элемента селена Se, необходимого для живого организма микроэлемента. Селен защищает поджелудочную железу, способствует усвоению и переработке жиров и удержанию витамина E в плазме крови. Если селена мало, начинается заболевание мышц животных, дистрофия, да и потомство появляется слабое. Так что селеновый дефицит приходится восполнять специальными селенсодержащими добавками или подкормками, например мукой из жмыха льняного семени.

7.32. УНИВЕРСАЛЬНОЕ СРЕДСТВО

Фитонциды – оружие, убивающее практически все виды болезнетворных бактерий – возбудителей чумы, тифа, холеры и туберкулеза.

Фитонциды – сложные органические летучие вещества, состав которых полностью еще не изучен. Они выделяются чесноком, луком, порезанными листьями черемухи, соком хвои сосны, ели и можжевельника.

В прошлом столетии в странах Востока люди носили на шее дольки чеснока для предохранения от заболеваний во время эпидемий. В годы Великой Отечественной войны в госпиталях прикладывали к поверхности гнойных инфицированных ран кашицу из лука или чеснока. Фитонциды, проникая во все складки тканей, хорошо дезинфицировали раны, способствуя их быстрому заживлению. Пожевав несколько минут дольку чеснока, вы избавитесь от всех бактерий, поселившихся во рту.

Подсчитано, что 1 га хвойного леса выделяет летом до 5 кг фитонцидов, а можжевелового леса – почти 30 кг. Вот почему воздух сосновых боров так полезен.

7.33. «УКСУС ЧЕТЫРЕХ РАЗБОЙНИКОВ»

По одной из легенд, в 1721 г. во время эпидемии чумы в г. Марселе четырем преступникам, приговоренным к смертной казни, было приказано хоронить мертвых. Эти невольные могильщики не заболели чумой: они пили вино, настоянное на измельченном чесноке. Такую настойку и прозвали «уксусом четырех разбойников». Чума не раз бушевала и в России. Первым средством от заболевания было «часто нюхать “уксус четырех разбойников” и …оным мыть подмышки и в пахах».

Чеснок – своеобразное «бинарное химическое оружие» против бактерий. Издавна люди ломали голову над тем, почему чеснок не пахнет, пока его не начали резать или толочь. Оказалось, что запах появляется из-за распада содержащегося в чесноке вещества аллиина под действием фермента аллиинлиазы. В целой дольке чеснока они находятся в разных местах: аллиин – в цитоплазме не входящей в ядро клетки части протоплазмы, а фермент – в полостях разного размера и формы, называемых вакуолями. При нарушении целостности дольки эти два вещества вступают во взаимодействие с образованием очень неустойчивой аминокислоты – аллицина, распадающейся с выделением диаллил сульфида (H₂CCHCH₂)₂S, придающего чесноку его характерный устойчивый запах.

В русской народной медицине чесноком лечат множество хвороб, особенно различные расстройства пищеварения. Настойка чеснока на водке помогает размягчению и выводу камней из почек и мочевого пузыря. При гипертонической болезни и атеросклерозе рекомендуют съедать две-три дольки чеснока в день.

7.34. КАКОЙ САХАР ПОЛЕЗНЕЕ?

Как известно, избыток сахара C₁₂H₂₂O₁₁ (см. 1.61) в пище приводит к сердечнососудистым заболеваниям, к диабету. Выяснилась любопытная деталь: в странах с невысокой смертностью от диабета и от заболеваний сердца и сосудов едят в основном неочищенный сахар, а в странах, где смертность от тех же заболеваний высокая, употребляют очищенный сахар – сахар-рафинад. Исследователи установили, что в неочищенном сахаре содержание примесей соединений хрома Cr на 30% больше, чем в очищенном сахаре. Как оказалось, хром регулирует механизм действия инсулина, он поддерживает нормальную терпимость организма к глюкозе.